Acqua e terreni nella pianura e nella montagna lombarda. Le falde e altro

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1 Vincenzo Francani Acqua e terreni nella pianura e nella montagna lombarda. Le falde e altro Acqua e Territorio in Lombardia. Navigli 19 giugno,ma 2019 non solo

2 Rocce cristalline fratturate Rocce sedim. carsiche Dep.glaciali e alluvionali Valtellina Prealpi calcaree laghi morenici fontanili LIV PIEZ Schema idrogeologico fra le Alpi e Milano

3 Schema di circolazione in vallive aree montane e frana roccia Sorgente Nossana,Bergamo Roccia alterata e fratturata Mescon Sorgente Dorgali Su Gologone Timavo

4 L esame della carta geologica è la prima fase di studio delle risorse idriche delle aree montane per risalire all origine delle sorgenti, e la carta piezometrica è la base per la ricostruzione dell idrogeologia degli acquiferi di fondovalle frana Foglio Geologico Sondrio roccia Roccia alterata fratturata

5 Sorgente di Ponte Nossa,BG Q l/s La sorgente di contatto si trova alla chiusura di un bacino calcareo che poggia su marne impermeabili Le portate in fase di esaurimento possono essere previste in base al calcolo del coefficiente a tipico del bacino ricavato dagli idrogrammi esistenti Qt = Q 0 exp ( at) Q 0 Q t t

6 Le falde delle valli prealpine, ad esempio quelle dei F.Olona, Lambro, Molgora, Brembo e Serio, passano alla pianura, come mostrano le carte piezometriche. La lettura e interpretazione della carta consente di evidenziare le depressioni naturali e artificiali, il senso di flusso della falda, i gradienti orizzontali e di comprendere quali siano le aree con ruolo alimentante e quelle con funzione drenante.

7 Temperatura annua fra 10 e 14 Oltre 950 attivi, con Q tot circa 30 mc/s

8 Infiltrazione da piogge Afflussi da corsi d acqua Infiltrazione da irrigazioni Evaporazione Deflusso superficiale a laghi e corsi d acqua Precipitazioni Q in Afflusso da monte calcolato da Q = Jkbw gradiente piezometrico J permeabilità k, spessore acquifero b, lartghezza sezione di flusso w Riserve naturali Qex Prelievi,Deflusso a valle e a fiumi Scambi con la riserva di base Variazione della riserva Ripartizione dei fattori del bilancio di un sistema idrogeologico

9 Esempio di analisi dello stato quantitativo di una valle alpina : portate delle sorgenti e bilancio delle alluvioni di fondovalle Valcamonica Sorgenti bilancio fondovalle

10 Lo schema della distribuzione delle acque fra valli alpine e pianura alluvionale Riserva naturale Livello piezometrico Riserva di base Il livello piezometrico cambia nel tempo per fattori naturali e antropici. Il volume d acqua sotterranea compreso nella fascia di oscillazione costituisce la riserva naturale, al disotto della quale si trova la riserva di base, o geologica.

11 Rappresentazione della falda con sezioni idrogeologiche e carte piezometriche Le isopiezometriche sono linee quotate in m s.l.m. che congiungono i punti di uguale livello dell acqua nei pozzi. Le linee ad esse perpendicolari sono quelle di massima pendenza della superficie piezometrica e rappresentano i percorsi delle particelle d acqua. Sono le linee di flusso 120 Vista in sezione Livello piezometrico 122 m s.l.m. Acquifero superficiale 0 m s.l.m. mare Acquifero profondo J = gradiente o pendenza della superficie piezometrica Fiume

12 Afflussi al bacino 1207 Afflusso da monte e scambi con l acquifero profondo 784 irrigazioni Pioggia eff Deflussi dal bacino 1418 da falda verso l esterno (valle e fiumi) Prelievi dalla falda superficiale Bilancio idrico medio annuo del primo acquifero della C.M. di Milano negli anni Il bilancio viene espresso in litri per metro quadro all anno 1000 mm/anno per metro quadro 500 La realizzazione del bilancio è un calcolo complesso che deve passare dalla modellazione matematica. Negli anni 80 gli afflussi compensavano i deflussi, e si nota che le irrigazioni pareggiavano i prelievi. Il risultato pratico è che in quegli anni, dopo una costante discesa dei livelli della falda nel corso della fase di industrializzazione e una prima risalita fra il 1975 e il 1980, il livelli piezometrici rimasero sostanzialmente stabili.

13 gen-97 mag-97 set-97 gen-90 mag-90 set-90 gen-91 mag-91 set-91 gen-92 mag-92 set-92 gen-93 mag-93 set-93 gen-94 mag-94 set-94 gen-95 mag-95 set-95 gen-96 mag-96 set-96 gen-97 mag-97 set-97 gen-98 mag-98 set-98 gen-99 mag-99 set-99 gen-00 mag-00 set-00 gen-01 mag-01 set-01 gen-02 mag-02 set-02 gen-03 mag-03 set-03 gen-04 mag-04 set-04 gen-05 mag-05 set-05 gen-06 mag-06 set-06 gen-07 mag-07 set-07 gen-08 mag-08 set-08 gen-09 mag-09 set-09 gen-10 mag-10 set-10 gen-11 mag-11 set-11 gen-12 mag-12 set-12 gen-13 mag-13 set-13 gen-14 mag-14 set-14 gen-98 mag-98 set-98 Dal 1985 è iniziato un aumento medio annuo di cm dei livelli piezometrici, conseguente alla riduzione dei prelievi da falda per il trasferimento all estero delle industrie idroesigenti. Un sollevamento di 0,2 m/anno comporta un bilancio a favore della ricarica dato dal prodotto della variazione piezometrica per l immagazzinamento : Dh*S = 0,2m*0,15 = 30L/m 2 all anno (500 mila mc/anno su tutto il Comune, circa 5 milioni di metri cubi/anno su tutta la Provincia) gen-99 mag-99 gen-90 mag-90 set-90 set-99 gen-00 mar-96 lug-96 nov-96 mar-97 lug-97 nov-97 mar-98 lug-98 nov-98 mag-00 gen-91 mag-91 set-91 gen-92 mag-92 set-92 gen-93 mag-93 set-00 gen-01 mag-01 set-01 gen-02 mag-02 set-93 gen-94 mag-94 set-94 gen-95 mag-95 set-95 gen-96 mag-96 set-96 gen-97 mag-97 set-97 gen-98 mag-98 set-98 gen-99 mag-99 set-99 gen-00 mag-00 set-00 gen-01 mag-01 set-01 gen-02 mag-02 set-02 gen-03 mag-03 set-03 gen-04 mag-04 set-04 gen-05 mag-05 set-05 gen-06 mag-06 set-06 gen-07 mag-07 set-07 gen-08 mag-08 set-08 gen-09 mag-09 set-09 gen-10 mag-10 set-10 gen-11 mag-11 set-11 gen-12 mag-12 set-02 mar-99 lug-99 nov-99 mar-00 lug-00 nov-00 mar-01 lug-01 nov-01 mar-02 lug-02 nov-02 mar-03 lug-03 nov-03 mar-04 lug-04 nov-04 mar-05 lug-05 nov-05 mar-06 gen-03 mag-03 set-03 gen-04 mag-04 set-04 gen-05 mag-05 set-05 gen-06 mag-06 set-06 gen-07 mag-07 set-07 gen-08 mag-08 set-08 gen-09 mag-09 set-09 gen-10 lug-06 nov-06 mar-07 lug-07 nov-07 mar-08 lug-08 nov-08 mar-09 lug-09 nov-09 mar-10 lug-10 nov-10 mar-11 lug-11 nov-11 mar-12 lug-12 nov-12 mar-13 lug-13 nov-13 mag-10 set-10 gen-11 mag-11 set-11 gen-12 mag-12 set-12 gen-13 mag-13 set-13 gen-14 mag-14 set-14 mar-14 lug-14 nov-14 gen-90 mag-90 set-90 gen-91 mag-91 set-91 gen-92 mag-92 set-92 gen-93 mag-93 set-93 gen-94 mag-94 set-94 gen-95 mag-95 set-95 gen-96 mag-96 set-96 gen-97 mag-97 set-97 gen-98 mag-98 set-98 gen-99 mag-99 set-99 gen-00 mag-00 set-00 gen-01 mag-01 set-01 gen-02 mag-02 set-02 gen-03 mag-03 set-03 gen-04 mag-04 set-04 gen-05 mag-05 set-05 gen-06 mag-06 set-06 gen-07 mag-07 set-07 gen-08 mag-08 set-08 gen-09 mag-09 set-09 gen-10 mag-10 set-10 gen-11 mag-11 set-11 gen-12 mag-12 set-12 gen-13 mag-13 set-13 gen-14 mag-14 set-14 gen-90 mag-90 set-90 gen-91 mag-91 set-91 gen-92 mag-92 set-92 gen-93 mag-93 set-93 gen-94 mag-94 set-94 gen-95 mag-95 set-95 gen-96 mag-96 set-96 gen-97 mag-97 set-97 gen-98 mag-98 set-98 gen-99 mag-99 set-99 gen-00 mag-00 set-00 gen-01 mag-01 set-01 gen-02 mag-02 set-02 gen-03 mag-03 set-03 gen-04 mag-04 set-04 gen-05 mag-05 set-05 gen-06 mag-06 set-06 gen-07 mag-07 set-07 gen-08 mag-08 set-08 gen-09 mag-09 set-09 gen-10 mag-10 set-10 gen-11 mag-11 set-11 gen-12 mag-12 set-12 gen-13 mag-13 set-13 gen-14 mag-14 set-14 mar-97 lug-97 gen-90 mag-90 set-90 gen-91 mag-91 set-91 gen-92 mag-92 set-92 gen-93 mag-93 set-93 gen-94 mag-94 set-94 gen-95 mag-95 set-95 gen-96 mag-96 set-96 gen-97 mag-97 set-97 gen-98 mag-98 set-98 gen-99 mag-99 set-99 gen-00 mag-00 set-00 gen-01 mag-01 set-01 gen-02 mag-02 set-02 gen-03 mag-03 set-03 gen-04 mag-04 set-04 gen-05 mag-05 set-05 gen-06 mag-06 set-06 gen-07 mag-07 set-07 gen-08 mag-08 set-08 gen-09 mag-09 set-09 gen-10 mag-10 set-10 gen-11 mag-11 set-11 gen-12 mag-12 set-12 gen-13 mag-13 set-13 gen-14 mag-14 set-14 nov-97 mar-98 lug-98 nov-98 mar-99 lug-99 nov-99 mar-00 lug-00 nov-00 mar-01 lug-01 nov-01 mar-02 lug-02 nov-02 mar-03 lug-03 nov-03 mar-04 lug-04 nov-04 mar-05 lug-05 nov-05 mar-06 lug-06 nov-06 mar-07 lug-07 nov-07 mar-08 lug-08 nov-08 mar-09 lug-09 nov-09 mar-10 lug-10 nov-10 mar-11 lug-11 nov-11 mar-12 lug-12 nov-12 mar-13 lug-13 nov-13 mar-14 lug-14 nov-14 Escursioni massime: Musocco: 7,65 Gattamelata: 5,90 Baggio: 7,10 Barona: 7,85 - Van Gogh: 12,20 Lambrate: 10,20 Romagna: 10,30 Chiaravalle: 4, Piezometro Cimitero Musocco - Quota piezometrica (m s.l.m.) Piezometro Via Van Gogh - Quota piezometrica (m s.l.m.) Piezometro Via Gattamelata - Quota piezometrica (m s.l.m.) Piezometro Viale delle Rimembranze di Lambrate - Quota piezometrica (m s.l.m.) Piezometro Viale Romagna - Quota piezometrica (m s.l.m.) Piezometro Via Anselmo da Baggio - Quota piezometrica (m s.l.m.) Piezometro Via Barona - Quota piezometrica (m s.l.m.) Piezometro Chiaravalle - Quota piezometrica (m s.l.m.)

14 COMPORTAMENTO DELLE CONTAMINAZIONI IN FALDA 14 Gli inquinamenti costituiscono quindi un tema di ricerca attentamente seguito a livello internazionale sia dall Ingegneria ambientale, sia dall Idrogeologia e dalla Geochimica, ma presenta notevoli difficoltà tanto nel monitorarli quanto nello studiarne correttamente il flusso, date le complessità geologiche dell acquifero padano. Si nota che essi si sviluppano entro i livelli più permeabili, e che sono sospinti verso il basso dall infiltrazione delle acque di superficie (piogge,fusione neve, irrigazioni). Complessivamente, circa un terzo della risorsa idrica lombarda risulta colpita da inquinamento o degrado sensibili. E da evitare l estensione dell inquinamento alle riserve di base, cioè alle acque potabili. Sorgente della contaminazione Infiltrazione Inquinamento costante da sorgente puntiforme Flusso falda Prelievi di acque potabili

15 L approfondimento. di queste contaminazioni è favorito dalla ricarica della falda che le sospinge verso il basso con una pendenza J e dal richiamo dei pozzi che prelevano acqua potabile in profondità J = tg a = Dh/v = Inf/k a Dh

16 A causa degli inquinamenti profondi,circa un terzo delle contaminazioni della Città Metropolitana insiste sul corpo idrico sottostante a quello più superficiale. Si verifica quindi una progressiva compromissione della disponibilità di acque potabili che vengono estratte prevalentemente dai pozzi perforati in questi acquiferi (punti più scuri della figura) Da ARPA/RL e Politecnico di MIlano

17 Identificazione della tendenza evolutiva e di possibili fonti localizzate Il gradiente di concentrazione K, definito come la differenza media delle concentrazioni C1, C2. Cn rilevate in n anni successivi, è dato dalla relazione : + + K = (Cn - C1)/n K è nullo nelle contaminazioni stabili, positivo per quelle in fase di espansione. Il gradiente negativo indica che l inquinamento è in stato di regressione. Quindi,calcolando J per ogni punto dell area di studio e costruendo le linee di uguale gradiente si mette in evidenza la tendenza evolutiva dei diversi settori dell area esaminata. Le aree isolate con segno positivo rappresentano le possibili sorgenti di contaminazione. Fonti localizzate + Cr VI falda superficiale Incrementi medi annui (mg/l per anno) N

18 Identificazione di plumes e inquinamenti diffusi Lo studio di ARPA /RL e del Politecnico ha permesso di identificare e censire sia gli inquinamenti organizzati in plumes (inquinamenti concentrati), sia quelli diffusi. Lo studio è iniziato con il censimento delle contaminazioni rilevate in tutti i pozzi dell area in esame L Analisi multivariata ha messo in evidenza profili di contaminazione comuni. I dati disponibili sono stati analizzati con l analisi delle componenti principali, l analisi fattoriale (per rimuovere l informazione non necessaria ) e quella dei cluster (per identificare profili di contaminazione comuni) mg/l > 1000 distribuzione dei pozzi inquinati da PCE AROA/RL Polimi

19 Conclusioni Si è quindi in grado di formulare ragionevoli previsioni sui provvedimenti da adottare per mantenere stabile la risorse idrica, utilizzando metodi idrogeologici ormai consolidati, quali i calcoli del bilancio idrico annuale per comprendere lo stato delle riserve idriche e di agire di conseguenza. Il problema dell inquinamento, è complesso tecnicamente e richiede l acquisizione di molti dati da reti di monitoraggio formate da molti pozzi e piezometri. Aumento delle contaminazioni significa dover destinare agli usi potabili risorse altrimenti destinate a industria e agricoltura. E importante identificare e proteggere le aree esposte all approfondimento delle contaminazioni, che sono quelle con: 1. Squilibri nel bilancio: forti afflussi verso gli acquiferi inferiori, anche per un elevato gradiente verticale, rilevabile anche con misure dirette (flowmeter) e con il confronto fra le piezometrie degli acquiferi sovrapposti per infiltrazione, richiamo da pozzi profondi ecc. 2. Strutture geologiche (es. incanalamento della contaminazione fra due aquicludes inclinati, inclinazione verso valle del substrato del sistema acquifero e aumento della sua profondità